激光增材制造沉淀强化镍基高温合金热裂纹研究进展

针对沉淀强化镍基高温合金中的裂纹现象,对比了2类热裂纹(即凝固裂纹和液化裂纹)的典型特征、形成位置和条件。从枝晶生长、元素偏析、强化相析出、固态相变和残余应力应变等角度,系统综述了热裂纹的形成机理和热裂纹敏感性影响因素。在此基础上,从合金成分调控、工艺参数优化、基板预热以及热等静压处理等方面,概述了增材制造高温合金热裂纹调控和抑制的主要措施。最后,针对激光增材制造沉淀强化镍基高温合金热裂纹研究中存在的问题,提出了进一步研究和发展的建议,为实现无裂纹镍基高温合金的增材制造提供了参考。

Mg-Sn基合金沉淀强化研究进展

Mg-Sn基合金是应用前景广阔的时效强化型合金,添加合金元素可以细化Mg_(2)Sn沉淀相,并增强其时效强化效果,合金化元素选择及添加量是优化Mg-Sn合金力学性能的关键因素。本文总结了6种有理和9种无理的Mg_(2)Sn与Mg基体的取向关系,具有有理取向的Mg_(2)Sn沉淀位于基面呈板状和棒状,而无理取向的Mg_(2)Sn沉淀为非基面的板状和盘状。结合形貌和取向,进一步综述合金元素对Mg_(2)Sn沉淀相形核和生长的影响规律,其中Al、Zn元素促使非基面Mg_(2)Sn相析出;Ag、Na元素为Mg_(2)Sn相提供更多的形核位点;Ca和Y元素形成高熔点的三元相,时效效果不理想。基于研究现状,展望了Mg-Sn基合金研究趋势和方向。

低氮低钒D36船板钢中析出相的特征及沉淀强化作用

通过透射电镜观察了低氮低钒D36船板钢的析出相特征,并讨论了其沉淀强化作用。结果表明:实验用钢的组织均为铁素体-珠光体组织,珠光体中未见析出相,仅在铁素体中观察到析出相。VCx析出相为矩形片状形貌,在铁素体基体上均匀弥散沉淀,析出相以{100}α-Fe为惯习面,与基体存在Baker-Nutting取向关系;少量球状V6C5析出相(单斜结构)与铁素体基体存在一定取向关系,可能是共格VCx相通过碳原子重新分布转变而成。低氮低钒钢中加入0.05%V,沉淀强化值约为63 MPa,加入微量铌后在铁素体内形成一定密度的位错能有效发挥钒的沉淀强化作用。

沉淀强化型Nb-W-Mo-Zr合金的结构和性能

介绍了一种固溶加沉淀复合强化型的Nb-W合金的结构特征,采用固溶加时效方法,使合金中的碳化物细小,均匀和弥散分布,拉伸试验结果表明,合金的室温和高温强化效果显著。对合金中可能的各种强化机制的作用,各强化机制之间相互影响也进行了讨论。

沉淀强化镍基高温合金熔化焊液化裂纹研究进展

沉淀强化镍基高温合金由于具有优异的高温强度和耐热腐蚀性而被广泛应用于航空发动机和工业燃气轮机的热端部件。但是这类合金在焊接过程中具有较高的液化裂纹敏感性,影响部件的使用寿命和性能。系统地阐述了沉淀强化镍基高温合金熔化焊液化裂纹的形成机理,介绍了几种控制液化裂纹的方法,包括增大焊接热输入、焊前预热、焊前热处理和添加中间层,最后指出了今后的主要研究方向。

镍基高温合金沉淀强化的研究

镍基高温合金通过γ′沉淀相强化,合金的性能和沉淀相的颗粒大小、分布、体积分数及粗化速率等因素有关。研究了镍基高温合金在750℃和850℃时效处理1000h,γ′沉淀相的变化规律和对拉伸性能的影响。结果表明,沉淀强化γ′相呈球形分散在γ基体上,随时效温度的升高,γ′沉淀相微粒粗化,合金屈服强度降低。

Cu-Ag合金原位纤维复合材料的沉淀强化效应

研究了形变态Cu-10Ag和Cu-10Ag-RE合金原位纤维复合材料时效强化效应。在300℃以下温度时效显示连续沉淀并导致合金强化,在300℃以上温度时效显示不连续沉淀,析出片层状Ag沉淀并与Cu基体保持共格位向关系。在真应变η=6时效,合金具有高的时效强化效应,其极限拉伸强度增幅可达约12%;而在真应变η=9.8时效,时效强化效应减弱,极限拉伸强度增幅约4%～5%。微量Ce或Y添加剂提高Cu-10Ag合金的时效强化效应及不连续沉淀温度。

氢在沉淀强化合金γ/γ′间占位的第一原理计算

本文针对沉淀强化奥氏体合金氢脆通常较单相奥氏体严重这一点,采用离散变分方法对氢在沉淀强化奥氏体合金中γ基体与γ′相之间占位进行了第一原理计算和分析。结果表明,氢原子在一般沉淀强化合金的γ与γ′相错配度范围内不会偏聚在相界,而是倾向进入基体中,错配度的微小变化对氢的占位没有影响。只有错配度大于3.7%左右,相当于有一定应变的条件下,氢才会有进入γ′相的倾向。在形变过程中进入γ′相的氢使得γ基体与γ′相界面原子成键的方向性增强,从而影响合金的氢脆性能。

沉淀强化镍基合金屈服强度的理论计算

本文提供了依据合金的化学成分、显微组织参数定量计算合金屈服强度性能的理论方法。具体计算了一组镍基合金的室温屈服强度，计算值与实测值很好地符合。

火工处理对热轧铜沉淀强化钢强韧性的影响

对经不同规范火工处理的热轧铜沉淀强化钢进行了拉伸和冲击试验,采用透射电子显微镜对火工处理前后钢板的微观结构进行了分析。结果表明,峰值温度为850℃、不同冷却方式和处理次数的火工处理均使钢的强度降低、冲击韧性提高,且强韧性的变化幅度随着冷却速度的降低、处理次数的增多而增大;微观结构分析表明在火工处理过程中,α-Fe基体发生回复与再结晶,同时ε-Cu析出颗粒发生粗化,导致强度下降,韧性提高。

γ/γ’沉淀强化型铂族金属高温超合金

评述了Pt-X、Ir-X和Rh-X系中的L12(γ’)型Pt3X相的特性,分析了Pt-X-Ms合金系中Pt3X(γ’)相沉淀强化效应和Ms组元固溶强化相结合的综合特性,重点介绍了Pt-X、Ir-X和Pt-A l-Ru(-Cr)系合金的结构与性能,最后讨论了以面心立方铂族金属固溶体合金为基体(γ相)和以L12型化合物(γ’相)为沉淀相γ/γ’超合金的发展前景。

控轧14MnNbRE钢中微合金碳氮化物析出行为与沉淀强化

本文测定了14MnNbRE钢中微细析出相粒子化学成分;研究了析出相粒子直径及形状因子频数分布、终轧温度对析出相粒子直径和形状因子均值及标准差的影响和屈服强度增量与析出相粒子平均直径的关系,探讨了(Nb.Ti)(C,N)与A1N微细析出相复合粒子的形成机制和析出相粒子的强化作用机制。

高比重钨合金沉淀强化的研究

综述了近年来高比重钨合金中沉淀强化的研究动态、采用的方法以及达到的水平,对沉淀强化的发展提出了建议。

Ti在热轧钢板中沉淀强化行为的试验研究

研究了低C-低Mn-Ti钢中Ti的沉淀相在加热过程中的变化规律。在传统的加热温度区间内,Ti在奥氏体中的最大固溶度约为0.14%,而TiN、Ti2S回溶量很小。在580℃卷取时,Ti的析出相尺度在5 nm以下,有很好的强化作用,Ti的析出相尺度及形态变化,对强化作用有较大影响。

含铜高纯低碳钢及其沉淀强化

研究、应用含铜高纯低碳钢具有重要意义。应用理论和综合的方法分析,论述了含铜高纯高强度钢的成分、组织、性能等特点和沉淀强化规律。

轧制工艺参数对钒铌微合金钢沉淀强化的影响

应用 Gleeble-1500 热模拟试验机研究了控轧控冷参数对钒铌微合金钢性能的影响。研究结果表明,钒、铌复合加入比单独加入钢中具有更好的沉淀强化效果。对应于最佳强化效果的轧后冷却速度在 3—4℃/S之间。较低的变形速率与变形温度有利于沉淀相析出。钒含量增加,促使铌在更低的温度下析出,因而使高温应力峰移向低温区。

利用高温应力法研究Ti含量和冷却速度对中碳微合金化钢沉淀强化效应的影响

本文提出一种高温应力法测定微合金化钢中沉淀强化效应,并研究钛含量和冷却速度对中碳微合金化钢沉淀强化效应的影响。实验结果表明,高温应力法可以定性地测出单独或复合微合金化钢的沉淀强化效应,每种钢都有其最佳冷却速度,在中碳Mn-V微合金化钢中加入0.02％Ti将降低沉淀强化效应,加入0.11％Ti将明显提高沉淀强化效应,较高的氮含量(0.015％)将提高沉淀强化效应。

沉淀强化型奥氏体钢中γ'相的析出过程

将沉淀强化型奥氏体钢在980℃固溶1 h后淬火,然后在500~850℃时效4 h,750℃析出强化效果最好。结合透射电子显微镜(TEM)和场离子显微镜(FIM),用原子探针层析技术(APT)研究强化相析出过程。结果表明,析出相为球形,是与基体共格的面心立方结构的γ’-Ni3(Al,Ti)相。随着时效温度提高,析出相尺寸增大,密度降低,Al元素和Ti元素在析出相与基体中的分配比逐渐提高,Ti元素的分配比明显高于Al元素,表现出更强的析出倾向。

14MnMoVN钢沉淀强化机理分析

分析了14MnMoVN 钢调质后组织和性能的变化规律。结果表明,该钢调质后得到的高强度是由于多种强化因素作用的结果,其中沉淀强化是其主要的强化因素之一。

时效温度对Cu沉淀强化超高强海工钢力学性能的影响

采用Thermo-Calc软件、SEM和HRTEM等分析技术研究了时效温度对低碳超高强海工钢中Cu的析出行为及其对力学性能的影响。结果表明,400~550℃时效,由于Cu的时效沉淀析出,Ni-Cr-Mo-Cu钢的时效硬度显著高于Ni-Cr-Mo钢,最高时效峰值硬度达到386HV。525℃时效,Cu粒子具有较低的粗化速率,Cu粒子析出的平均半径为5.2 nm,强化机制为切过机制,产生的强化增量约为100 MPa。时效温度升高至550~575℃,Cu粒子粗化,强化机制转变为绕过机制,强化增量小于50 MPa。Ni-Cr-Mo-Cu钢525℃时效可以获得良好的强韧性,屈服强度达到1120 MPa,-80℃低温V型冲击功为76 J,与Ni-Cr-Mo钢相比,添加Cu使其屈服强度、-80℃冲击功分别提高9%和15%。